(57)【要約】      （修正有）【課題】多孔基材の孔の内部まで均一にプラズマ処理を施すことができるプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置を提供する。【解決手段】多孔基材からなる被処理物４にプラズマ処理を施すために、少なくと、筐体１１、対向する電極１３を備えたガス通路１２、及び、プラズマガス排出口１４からなるプラズマガス発生部１、前記プラズマガス発生部１のプラズマガス排出口１４に多孔基材からなる被処理物４を密着させるローラー３、及び、前記プラズマガス発生部１にガスを供給するガス供給部２を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔基材からなる被処理物にプラズマ処理を施す方法であって、プラズマガスが排出され
る排出口に多孔基材からなる被処理物を密着させることを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項２】
多孔基材からなる被処理物にプラズマ処理を施すためのプラズマ処理装置であって、
少なくとも、
筐体、対向する電極を備えたガス通路、及び、プラズマガス排出口からなるプラズマガス
発生部、
前記プラズマガス発生部のプラズマガス排出口に被処理物を密着させる手段、及び、
前記プラズマガス発生部にガスを供給するガス供給手段を有する
ことを特徴とするプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多孔基材の孔の内部まで均一にプラズマ処理を施すことができるプラズマ処理
方法及びプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属やプラスチック等の表面を効果的に改質したり、基板等の上に付着した有機物等を洗
浄除去したりする方法としてプラズマ処理が知られている。プラズマ処理は電極間に導い
た気体に電圧を印加することにより励起させてプラズマガスとし、このプラズマガスによ
り被処理物の表面を処理するものである。従来のプラズマ処理装置では、プラズマガスを
発生させるために減圧を行う必要があったが、近年では常圧下でもプラズマガスを発生さ
せる方法が考案され、実用範囲が飛躍的に拡大しつつある（例えば、特許文献１等）。
【０００３】
プラズマ処理の具体的な方法としては、例えば、被処理物を電極間に設置して、そのまま
気体とともに電圧を印加する直接法が挙げられる。直接法は処理条件等の制御が極めて容
易であり、均一な処理が可能となる。また、プラズマ処理の具体的な方法としては、電極
間で発生したプラズマガスを電極間の外部に設置した被処理物に吹き付けるリモート法も
知られている。リモート法は、電極間に納めることができない大きさの被処理物の表面に
プラズマ処理を施すことができることから、極めて応用性の高い方法であるといえる。
【０００４】
近年、スポンジ状体や不織布等の多孔基材の用途が拡大している。例えば、多孔基材を、
各種フィルタの捕集材や、再生医療用の細胞播種の足場材等として用いることが検討され
ている。このような用途に多孔基材を用いるためには、多孔基材に親水性を付与したり、
化学的な変性を行ったりする必要がある。このような親水化処理や前処理として、プラズ
マ処理が好適である。
【０００５】
しかし、多孔基材の性能を充分に活用するためには、その孔の内部にまで均一なプラズマ
処理が施されることが重要であるところ、従来の直接法やリモート法により多孔基材にプ
ラズマ処理を施そうとしても、ごく表面のみが処理され、孔の内部にまで均一に処理を施
すことは困難であった。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１３３２９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記現状に鑑み、多孔基材の孔の内部まで均一にプラズマ処理を施すことがで
きるプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、多孔基材からなる被処理物にプラズマ処理を施す方法であって、プラズマガス
が排出される排出口に多孔基材からなる被処理物を密着させるプラズマ処理方法である。
以下に本発明を詳述する。
【０００９】
本発明のプラズマ処理方法は、従来のリモート法によるプラズマ処理方法を改良したもの
である。従来のリモート法では、発生したプラズマガスを被処理物の表面に吹き付けるこ
とが行なわれていた。しかし、この方法では、直接プラズマガスが吹き付けられた部分に
は良好なプラズマ処理が施されるものの、孔の内部にまではプラズマガスが到達しにくか
ったものと思われた。そこで、本発明者等は鋭意検討の結果、発生したプラズマガスを排
出口から吹き出させるようにし、この排出口に多孔基材からなる被処理物を密着させるこ
とにより、多孔基材の孔の内部まで均一にプラズマ処理を施すことができることを見出し
、本発明を完成するに至った。
【００１０】
本発明のプラズマ処理方法に供される被処理物は、多孔基材からなるものである。
本明細書において多孔基材とは、少なくとも貫通孔を含む多数の微小な孔を有する基材を
意味する。
上記多孔基材としては特に限定されず、例えば、プラスチック又は金属等からなるスポン
ジ状体、不織布等が挙げられる。
【００１１】
図１に本発明のプラズマ処理方法の実施に好適なプラズマ処理装置の１例を示す模式図を
示した。図１に示したプラズマ処理装置は、プラズマガス発生部１、ガス供給部２及びロ
ーラー３からなる。
以下、図１を用いて、本発明のプラズマ処理方法について説明する。
【００１２】
図１に示したプラズマガス発生部１は、筐体１１、ガス通路１２、及び、プラズマガス排
出口１４からなる。
上記プラズマガス発生部１において、筐体１１は、ガス通路１２を確保して発生したプラ
ズマガスがプラズマガス排出口１４から吹き出すようにする役割を有する。上記筐体１１
としては絶縁体であれば特に限定されず、例えば、フッ素系樹脂、ナイロン系樹脂、エポ
キシ系樹脂、オレフィン系樹脂、エステル系樹脂等の樹脂からなるものが好適である。
【００１３】
上記プラズマガス発生部１では、上記ガス通路１２をガスが通過する際に、ガス通路１２
ないに備えられた電極１３に電圧を印加することによりプラズマガスを発生させる。上記
ガス通路の形状としては特に限定されないが、ガス通路の断面形状が長方形であるものが
好適である。
【００１４】
上記電極としては特に限定されず、例えば、鉄、銅、アルミニウム等の金属単体；ステン
レス、真鍮等の合金；金属間化合物からなるもの等が挙げられる。
また、上記電極の対向面は固体誘電体で被覆されていることが好ましい。この場合、固定
誘電体と電極とが密着し、かつ、接する電極の対向面を完全に覆うようにすることが好ま
しい。固定誘電体によって覆われずに電極同士が直接対向する部位があると、そこから異
常放電が生じて高密度プラズマ状態を保持しにくくなることがある。
【００１５】
上記固体誘電体としては特に限定されず、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエ
チレンテレフタレート等のプラスチック；ガラス、二酸化珪素、酸化アルミニウム、二酸
化ジルコニウム、二酸化チタン等の金属酸化物；チタン酸バリウム等の複酸化物等からな
るもの等が挙げられる。なお、平板電極を被覆する固体誘電体としては、このようなセラ
ミックコーティングやホーロー処理等、電極表面に直接固着（コーティング）するものの
他、石英板、ガラス板、アルミナ板などのセラミック板を電極表面に密着させるものでも
よい。
上記固体誘電体の厚さの好ましい下限は０．１ｍｍ、好ましい上限は２ｍｍである。
【００１６】
上記対向する電極間の距離としては、その上に被覆する固体誘電体の厚さ、印加電圧の大
きさ等を考慮して適宜決定されるが、好ましい下限は０．１ｍｍ、好ましい上限は５０ｍ
ｍである。０．１ｍｍ未満であると、電極間の間隔をおいて設置するのが困難であること
があり、５０ｍｍを超えると、均一なグロー放電プラズマを発生させることができないこ
とがある。より好ましい上限は５ｍｍである。
【００１７】
上記プラズマガス発生部１におけるプラズマガス排出口１４の形状は特に限定されないが
、長方形状であることが好ましい。長方形状とすることにより、比較的幅の広い被処理物
を効率よく処理することができる。
また、上記プラズマガス排出口１４は、プラズマガス排出口１４上を多孔基材からなる被
処理物４が密着しながら移動したときに、被処理物の表面を損傷しないように面取りが施
されていることが好ましい。同様の理由により、摩擦係数の低いフッ素樹脂や金属等から
なるメッシュ等が被せられていてもよい。
更に、特に損傷しやすい被処理物にプラズマ処理を施す場合には、プラズマガス排出口１
４に接するように、摩擦係数の低いフッ素樹脂や金属等からなるメッシュからなる回転ド
ラムを設置し、この回転ドラムを回転させることにより、プラズマ処理を施しながら被処
理物を送り出すようにすればよい。
【００１８】
上記プラズマガス発生部にガスを供給するガス供給手段としては特に限定されず、例えば
、コンプレッサポンプ等が挙げられる。また、ガス供給手段は、整流器等のガスの流れを
調整する手段を有していてもよい。
【００１９】
図１で示したプラズマ処理装置では、ガス供給部２からプラズマガス発生部１のガス通路
１２にガスを供給し、ガス通路１２に備えられた対向する電極１３に電圧をかけて、プラ
ズマガスを発生させる。発生したプラズマガスは、供給されるガスにおされて、プラズマ
ガス排出口１４からから排出される。
【００２０】
このときプラズマガス排出口１４に、プラズマガス排出口１４の全面を塞ぐようにして多
孔基材からなる被処理物４を密着させれば、プラズマガスは多孔基材からなる被処理物４
の孔に侵入し、通過していくことになる。このように、多孔基材の孔の内部にまでプラズ
マガスが侵入し、通過していくため、孔の内部にまで均一にプラズマ処理が施される。
なお、本発明において密着とは、少なくとも多孔基材からなる被処理物の最表面が、プラ
ズマガス排出口の周辺部に接していることを意味する。
【００２１】
図２は、上記プラズマガス発生部１のプラズマガス排出口１４上を、多孔基材からなる被
処理物４が通過する様子を示している。ここで、プラズマガス排出口１４は、多孔質基材
からなる被処理物４により塞がれているため、排出されたプラズマガスは多孔基材からな
る被処理物４の孔を通過する。
【００２２】
プラズマガス排出口１４に多孔基材からなる被処理物４を密着させる手段としては特に限
定されない。図１に示した例では、ローラー３を用いて被処理物４を搬送する構成におい
て、プラズマガス発生部１４を、該ローラーの間であってローラー３の高さよりも高い位
置にプラズマガス排出口１４がくるように配置している。これにより、多孔基材からなる
被処理物４を搬送する際に被処理物４がプラズマガス発生口１４に押しつけられるように
密着する。
【００２３】
プラズマガスを用いて多孔基材からなる被処理物にプラズマ処理を施すためのプラズマ処
理装置であって、少なくとも、筐体、対向する電極を備えたガス通路、及び、プラズマガ
ス排出口からなるプラズマガス発生部、上記プラズマガス発生部のプラズマガス排出口に
被処理物を密着させる手段、及び、上記プラズマガス発生部にガスを供給するガス供給手
段を有するプラズマ処理装置もまた、本発明の１つである。
【００２４】
本発明のプラズマ処理方法において用いるガスとしては、後述するパルス放電プラズマで
は希ガスがなくてもグロー放電プラズマを発生することができることから特に限定されな
いが、窒素ガス、窒素と酸素との混合ガス等が好適である。なかでも、酸素との混合ガス
は、有機物の分解効果が高い。その他、公知の処理ガスを用いて官能基を付与する等の改
質を行ってもよい。
【００２５】
このようなガスを本発明のプラズマ処理装置のプラズマガス発生部に、ガス供給手段によ
り供給しながら、高周波、パルス波、マイクロ波等の電界を印加してグロー放電プラズマ
を発生させることによりプラズマガスを生成させる。
この場合の電界としては、パルス電界が好ましく、特に、電界の立ち上がり及び／又は立
ち下がり時間が１０μｓ以下であるパルス電界が好適である。パルス電界の立ち上がり及
び／又は立ち下がり時間が１０μｓを超えると、放電状態がアーク放電に移行しやすく不
安定なものとなり、高密度プラズマ状態を保持しにくくなることがある。より好ましくは
５μｓ以下である。電界の立ち上がり及び／又は立ち下がり時間は、短いほどプラズマ発
生の際のガスの電離が効率よく行われ、効率よくプラズマ化したガスを得ることができる
。なお、本明細書において電解の立ち上がり時間とは、電圧（絶対値）が連続して増加す
る時間を意味し、立ち下がり時間とは、電圧（絶対値）が連続して減少する時間を意味す
る。
【００２６】
上記電界の電界強度の好ましい下限は１０ｋＶ／ｃｍ、好ましい上限は１０００ｋＶ／ｃ
ｍである。１０ｋＶ／ｃｍ未満であると、プラズマ化したガスの生成に時間がかかりすぎ
ることがあり、１０００ｋＶ／ｃｍを超えると、アーク放電が発生しやすくなり、高密度
プラズマ状態を保持しにくくなることがある。
【００２７】
上記電界の周波数の好ましい下限は０．５ｋＨｚである。０．５ｋＨｚ未満であるとプラ
ズマ密度が低いためプラズマ化したガスの生成に時間がかかりすぎることがある。上限は
特に限定されず、常用されている１３．５６ＭＨｚ、試験的に使用されている５０ＭＨｚ
といった高周波帯であってもよいが、負荷との整合のとり易さや取り扱い性を考慮すると
５００ｋＨｚ以下であることが好ましい。
【００２８】
また、上記パルス電界におけるひとつのパルス継続時間の好ましい下限は０．５μｓ、好
ましい上限は２００μｓである。２００μｓを超えると、アーク放電に移行しやすくなる
。
なお、本明細書においてひとつのパルス継続時間とは、ＯＮとＯＦＦとの繰り返しからな
るパルス電界における、ひとつのパルスの連続するＯＮ時間を意味する。
また、このときのＯＦＦ時間の好ましい下限は０．５μｓ、好ましい上限は１０００μｓ
であり、より好ましい上限は５００μｓである。
【００２９】
また、上記ガスを対向する電極間に供給する速度としては特に限定されず、プラズマの状
態や処理条件等により適宜調整すればよいが、好ましい下限は１ｍ／ｓ、好ましい上限は
５０ｍ／ｓである。１ｍ／ｓ未満であると、電流パスができやすく、放電が不安定になる
ことがある。より好ましい下限は２ｍ／ｓ、より好ましい上限は２０ｍ／ｓｅｃである。
また、上記ガスの供給速度は、上記プラズマガス排出口からのプラズマガスの排出速度と
も連動するものである。プラズマガスの排出速度が速すぎる場合には、多孔基材からなる
被処理物がプラズマガス排出口から浮き上がってしまったり、プラズマガスが逆流してし
まったりすることがある。従って、多孔基材からなる被処理物の厚さや空隙率等に従って
、適切な処理が行なえるように上記ガスの供給速度を調整する。
【００３０】
プラズマガスは、どのような圧力下でも生成させ用いることができるが、なかでも大気圧
近傍下の圧力下で用いることが好ましい。
なお、本明細書において大気圧近傍の圧力下とは、１．３３３×１０4 〜１０．６６４×
１０4 Ｐａの圧力下を意味する。なかでも、圧力調整が容易で、装置の構成を簡便にする
ことができる９．３３１×１０4 〜１０．３９７×１０4 Ｐａの範囲が好ましい。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、多孔基材の孔の内部まで均一にプラズマ処理を施すことができるプラズ
マ処理方法及びプラズマ処理装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定
されるものではない。
【００３３】
（実施例１）
図１に示した構成のプラズマ処理装置を作製した。
被処理物としてポリエチレン樹脂からなる不織布（出光石油化学社製、ストラテックＬＬ
ＬＮ２０７０：スパンボンドタイプの目付量７０ｇ／ｍ２、厚さ０．４２ｍｍ）を用い
た。
ガスとして窒素と酸素の混合ガス（窒素分率８０％、酸素分率２０％）を用い、５ｍ／ｓ
の速度でプラズマガス発生部に送り込みながら、１６ｋＶＰ−Ｐの電圧を印加してプラズ
マガスを発生させ、プラズマガス排出口から排出させた。このとき、被処理物である不織
布を、ローラーを用いて１ｍ／ｍｉｎの速度で搬送しながらプラズマガス排出口に密着さ
せた。
【００３４】
（比較例１）
処理物である不織布が、プラズマガス排出口から２ｍｍ離れた位置を搬送されるようにロ
ーラーとプラズマガス発生部との位置を調整した以外は実施例１と同様の方法によりプラ
ズマ処理を施した。
【００３５】
（評価）
実施例１及び比較例１において得られたプラズマ処理を施した不織布について、濾紙上に
プラズマ処理を施していない面を下にして静置した状態で、プラズマ処理面上に水１０ｍ
Ｌを滴下したときに、水が濾紙に到達するまでの時間を測定した。
その結果、比較例１で得られたプラズマ処理を施した不織布では、１分間程度の時間を要
したのに比べ、実施例１で得られたプラズマ処理を施した不織布では、1秒以下の時間で
水が濾紙に到達した。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明によれば、多孔基材の孔の内部まで均一にプラズマ処理を施すことができるプラズ
マ処理方法及びプラズマ処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明のプラズマ処理装置の１例を示す模式図である。
【図２】プラズマガス排出口と被処理物との関係を示す模式図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  プラズマガス発生部
１１  筐体
１２  ガス通路
１３  電極
１４  プラズマガス排出口
２  ガス供給部
３  ローラー
４  多孔基材からなる被処理物
【図１】
2005336659.tif 000003
【図２】
2005336659.tif 000004